O que são Bitcoin Layer-2s e como eles funcionam?

Leia mais sobre o Bitcoin Layer-2s — uma nova classe de protocolos que traz escalabilidade e programabilidade para a rede Bitcoin.

Principais conclusões:

• Bitcoin Layer-2s são protocolos construídos sobre a camada base do Bitcoin, desenvolvidos para fornecer escalabilidade à rede Bitcoin processando transações fora do blockchain principal.
• Esses protocolos podem resolver outras dificuldades técnicas e fornecer funcionalidades adicionais ao Bitcoin, como aprimorar a programação, melhorar a privacidade ou desbloquear novos utilitários.
• As principais soluções de dimensionamento de Bitcoin hoje incluem Lightning Network, Rootstock, Stacks, Liquid Network e rollups (validade e soberania).
• Cada uma dessas soluções de Camada 2 agrega valor à rede Bitcoin e tem o potencial de ajudar a impulsionar a adoção no ecossistema Bitcoin mais amplo.

Desafios do Bitcoin que abordam a camada 2

O Bitcoin continua sendo o ativo digital mais reconhecido e capitalizado atualmente, e é visto como ‘ ouro digital ‘ por sua reserva de valor. A blockchain do Bitcoin foi inicialmente projetada como um sistema de pagamento seguro e descentralizado, mas suas limitações impedem sua ampla adoção como tal.

A rede Bitcoin tem um problema de escalabilidade e sofre com velocidades de transação lentas, baixo rendimento e custos de transação crescentes. Em relação a outros blockchains, ele tem uma capacidade limitada para lidar com grandes quantidades de dados de transações dentro de um período de tempo definido. O Bitcoin tem um tempo médio de criação de blocos de 10 minutos e taxa de transferência média de sete (7) transações por segundo (tps).

Enquanto isso, o congestionamento da rede aumenta as taxas para transações. Para referência, a taxa média de transação do Bitcoin em 2016 foi de aproximadamente US$ 0,07. Hoje, isso saltou significativamente para $ 31 , com um recorde de quase $ 63 em abril de 2021.

Além disso, devido à sua linguagem de script limitada, o Bitcoin não oferece suporte à funcionalidade complexa de contrato inteligente , como seu contemporâneo Ethereum. A camada base do Bitcoin não foi projetada especificamente para desenvolver contratos e aplicativos inteligentes, pois foi originalmente criada como um sistema de pagamento digital ponto a ponto (P2P) . Assim, as funções para finanças descentralizadas (DeFi) e tokens não fungíveis (NFTs) até agora dificilmente foram desenvolvidas na blockchain do Bitcoin.

O que são Bitcoin Layer-2s?

As soluções Bitcoin Layer-2 referem-se a protocolos construídos sobre a camada base do Bitcoin. Esses protocolos são desenvolvidos para fornecer escalabilidade à rede Bitcoin processando transações fora do blockchain principal (mainchain). Eles também podem resolver outras dificuldades técnicas e fornecer funcionalidades adicionais ao Bitcoin. Esses Layer-2s podem ajudar a melhorar o desempenho geral do Bitcoin, ao mesmo tempo em que se beneficiam de seus efeitos de segurança e rede.

As vantagens dessas soluções de Camada 2 para Bitcoin podem incluir:

• Escalabilidade aprimorada ajudando a superar as limitações do Bitcoin em relação ao rendimento da transação, tempo de confirmação de bloqueio e custos de transação.
• Programabilidade aprimorada por meio da implementação de funcionalidade complexa de contrato inteligente.
• Segurança herdada de alto nível fornecida pela rede Bitcoin, pois a camada base permanece intocada.
• Recursos expandidos para Bitcoin, desbloqueando novos utilitários em outras verticais, como pagamentos, DeFi, NFTs e outros locais de mercado.

Protocolos baseados em Bitcoin como Lightning Network, Rootstock, Stacks, Liquid Network e projetos de rollup Bitcoin trazem escalabilidade e programabilidade para a rede Bitcoin. Coletivamente, eles demonstram como pode ser a próxima fase de crescimento da rede.

A Camada 2 Mais Conhecida para Bitcoin: A Rede Lightning

A Lightning Network é um protocolo de pagamento de camada 2 construído sobre o blockchain do Bitcoin. Ele foi projetado como uma solução de escalabilidade para reduzir o congestionamento da rede usando canais de pagamento para lidar com micropagamentos Bitcoin fora da cadeia. A Lightning Network permite que um canal seja estabelecido diretamente entre duas partes que desejam fazer uma transação, onde é capaz de contornar o blockchain principal.

A Lightning Network permite que várias transações sejam realizadas sem a necessidade de consenso global e confirmação na cadeia principal do Bitcoin. Como resultado, as transações são quase instantâneas e as taxas são extremamente baixas. Até agora, forneceu uma solução eficaz para o problema da escalabilidade do Bitcoin com a capacidade de lidar com o processamento de transações de alto volume com facilidade.

As transações entre várias partes e o roteamento de pagamentos são realizados com segurança na Lightning Network por meio de contratos de bloqueio de tempo com hash (HTLCs), um contrato inteligente que permite ao destinatário receber fundos assim que determinadas condições forem atendidas em um determinado período de tempo (ou tempo de bloqueio).

Para obter detalhes completos sobre como funciona a Lightning Network, leia Bitcoin Payments: What Is the Lightning Network?

Rootstock para transações mais rápidas e baratas

Rootstock é uma solução de Camada 2 que permite transações mais rápidas e baratas, processando-as na blockchain principal do Bitcoin. É uma plataforma de contrato inteligente baseada no modelo Ethereum Virtual Machine ( EVM ), mas conectada ao blockchain do Bitcoin por meio de uma sidechain .

A blockchain Rootstock usa o mecanismo de consenso Proof of Work (PoW) e os blocos são extraídos por meio de mineração mesclada, um processo em que os mineradores podem minerar Bitcoin e Rootstock simultaneamente, usando o mesmo algoritmo de hash e compartilhando o mesmo poder computacional. O porta-enxerto apresenta um tempo de confirmação de bloco de aproximadamente 30 segundos e rendimento de cerca de 10 a 20 tps . As transações no Rootstock são confirmadas e agrupadas antes de serem enviadas para a camada base do Bitcoin para liquidação.

Como uma plataforma de contrato inteligente, a Rootstock estende os recursos do Bitcoin para maior programabilidade e utilidade implementando a funcionalidade de contrato inteligente. Também promove a interoperabilidade com Ethereum através da RSK Virtual Machine (RVM), que é baseada em EVM. Ele permite a execução de contratos inteligentes Ethereum no Rootstock e a interoperabilidade com aplicativos Ethereum. O RVM também permite que os desenvolvedores codifiquem usando a linguagem de programação de contrato inteligente da Ethereum, Solidity.

Outro recurso importante do Rootstock é o uso do RSK Infrastructure Framework (RIF), que fornece um conjunto de serviços de infraestrutura descentralizados que podem ser usados ​​por desenvolvedores para criar e implantar aplicativos descentralizados (dapps) na rede Rootstock.

Stacks permite contratos inteligentes para Bitcoin

Stacks é um blockchain Layer-2 de código aberto que introduz contratos inteligentes e dapps ao blockchain Bitcoin. Seu suporte a microblocos permite processamento de transações mais rápido e maior rendimento.

Para colocar as coisas em perspectiva: o blockchain Bitcoin funciona em um tempo de bloco de aproximadamente 10 minutos, enquanto os microblocos podem transmitir o status da transação em questão de segundos , o que ajuda a diminuir a latência para interagir com o blockchain Stacks.

O Stacks também está interligado com o Bitcoin por meio do Proof of Transfer ( PoX ), um modelo de consenso inovador que permite que todas as transações do Stacks sejam liquidadas na camada base do Bitcoin. Isso significa que os blocos do Stacks estão inerentemente vinculados aos blocos Bitcoin e herdam a segurança do Bitcoin (sem alterar a rede Bitcoin de forma alguma).

Melhorando o desempenho da rede: rede líquida

A Liquid Network é uma sidechain de camada 2 que visa melhorar o desempenho e a funcionalidade da rede Bitcoin. Originalmente concebido para ser uma solução de escala e uma plataforma de emissão de ativos, o Liquid opera independentemente do Bitcoin, trabalhando em seu próprio livro-razão global e mecanismo de consenso.

A Liquid é capaz de confirmar transações em dois minutos com tempo de bloqueio de 60 segundos e finalização de dois blocos . Isso torna sua taxa de transferência significativamente mais rápida do que a rede Bitcoin, um aspecto crítico para usuários que pretendem fazer transações sensíveis ao tempo.

A Liquid opera em um mecanismo de consenso chamado Strong Federation, que conta com um subconjunto de seus membros (um grupo de organizações cripto-nativas), chamados ‘funcionários’, para validar transações e assinar blocos. Esse sistema reduz o tempo de confirmação na Liquid, enquanto uma estrutura centralizada é responsável pela governança e melhoria do desempenho da cadeia.

Rollups em Bitcoin

Em geral, rollups são soluções que auxiliam no dimensionamento de blockchains de Camada 1 como Ethereum, principalmente processando transações fora da cadeia; agrupar várias transações em uma única transação; e enviá-lo de volta para a rede principal. Esse processo permite que o blockchain proteja o lote de transações acumuladas como se fosse uma única transação, ajudando a rede a processar mais transações.

Ao longo dos anos, a comunidade tem explorado maneiras de como essa abordagem pode ser aplicada diretamente ao Bitcoin, e as soluções hoje vêm na forma de validade e rollups soberanos. De acordo com a pesquisa , os acúmulos de validade têm o potencial de ajudar a melhorar o rendimento da transação do Bitcoin em até 100 vezes, o que também pode ser aplicado à Lightning Network. Eles poderiam implementar um ambiente de execução que suporta linguagens de contrato inteligente mais flexíveis e aprimorar a funcionalidade de contrato inteligente no Bitcoin sem ter que mudar a complexidade para a cadeia principal.

Outro tipo de rollup no Bitcoin são os rollups soberanos. Ao contrário dos rollups Optimistic e ZK na rede Ethereum, os rollups soberanos não utilizam uma camada de liquidação ou exigem contratos inteligentes. Eles gerenciam sua própria execução e liquidação e usam apenas o blockchain Layer-1 subjacente para consenso e disponibilidade de dados (ao contrário de outros tipos de rollup que dependem do blockchain para determinar a validade de um rollup).

Em geral, os rollups no Bitcoin são experimentais e ainda estão na infância; ainda há muito a ser visto em termos de aplicação de rollups ao Bitcoin.

Desafios do Bitcoin Layer-2s

Bitcoin Layer-2s fornece soluções para algumas das limitações da rede Bitcoin. No entanto, eles também têm seu conjunto exclusivo de riscos e desvantagens.

A Lightning Network, por exemplo, pode encontrar problemas relacionados a pagamentos de rota e liquidez de rota. Especificamente, a confiabilidade das rotas pode ser comprometida quando o nó de roteamento não possui canais abertos suficientes para outros bons nós de roteamento. Em outros casos, as partes podem experimentar falha de roteamento de pagamento não atribuída quando acabam usando nós defeituosos, mesmo sem saber que há um problema. Além disso, os canais que não têm liquidez ou fundos de rota suficientes podem, em última análise, causar falhas nos pagamentos.

Em comparação com a camada de base do Bitcoin, as soluções de Camada 2, como a Liquid Network, podem ser consideradas altamente centralizadas. A Bitcoin tem milhares de mineradores distribuídos encarregados da produção de blocos e da segurança da rede, enquanto a Liquid opera um sistema federado onde apenas 15 funcionários assinam transações e mantêm a rede operacional.

Em teoria, isso reduz o tempo de confirmação no Liquid, mas seu design centralizado significa que está sujeito ao controle de algumas partes.

Palavras Finais sobre Bitcoin Layer-2s

Lightning Network, Rootstock, Stacks e Liquid Network são apenas alguns exemplos de soluções de dimensionamento no Bitcoin hoje. Juntamente com rollups e outras soluções emergentes de Camada 2, cada um desses protocolos agrega valor à rede Bitcoin e tem o potencial de ajudar a impulsionar a adoção no ecossistema Bitcoin mais amplo.

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